HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the Invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine 3D-Modellerzeugungsvorrichtung oder Vorrichtung zur Erzeugung eines dreidimensionalen (3D) Modells und im Besonderen eine 3D-Modellerzeugungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, anhand von Bildern Kollisionsprüfungsdaten zu erzeugen.The present invention relates to a 3D model generation device or device for generating a three-dimensional (3D) model, and in particular to a 3D model generation device which is set up to generate collision check data using images.
Beschreibung des zugehörigen Standes der TechnikDescription of the related art
Es existieren Technologien zum Erkennen von Kollisionen zwischen Werkzeugmaschinenstrukturen, Werkzeugen und Werkstücken. Eine 3D-Kollisionsprüfungsfunktion als herkömmliche Technologie zum Erkennen der Kollision basiert im Allgemeinen auf einem Verfahren, bei dem eine dreidimensionale Form eines Objekts der Kollisionsprüfung durch eine Kombination von Stereomodellen, wie etwa Quadern und Zylindern, dargestellt und eine dreidimensionale Simulation durchgeführt wird, um zu überprüfen, ob die Stereomodelle miteinander kollidieren.Technologies exist for the detection of collisions between machine tool structures, tools and workpieces. A 3D collision checking function as a conventional collision detection technology is generally based on a method in which a three-dimensional shape of a collision checking object is represented by a combination of stereo models such as cuboids and cylinders, and a three-dimensional simulation is performed to check whether the stereo models collide with each other.
Beim Überprüfen der Kollision unter Verwendung der 3D-Kollisionsprüfungsfunktion sind durch CAD (Computer-Aided Design/computergestützte Konstruktion) erzeugte dreidimensionale Modelle als dreidimensionale Simulationsdaten erforderlich. Ein zu bearbeitendes Werkstück und eine Einspanneinrichtung, die zum Fixieren des Werkstücks verwendet wird, variieren jedoch bei jedem durch eine Werkzeugmaschine durchgeführten Bearbeitungsverfahren, so dass die dreidimensionalen Modelle jedes Mal durch einen Bediener erzeugt werden müssen. Obgleich das Werkstück bei seiner Bearbeitung durch ein Werkzeug (oder seinem Kontakt mit dem Werkzeug) seine Form ändert, ändert die Einspanneinrichtung im Allgemeinen niemals ihre Form und stellt ein Objekt dar, dessen Kontakt mit dem Werkzeug als Kollision aufzufassen ist. Daher sollten das Werkstück und die Einspanneinrichtung als separate dreidimensionale Modelle erzeugt werden.When checking the collision using the 3D collision checking function, three-dimensional models generated by CAD (computer-aided design) are required as three-dimensional simulation data. However, a workpiece to be machined and a jig used to fix the workpiece vary in each machining process performed by a machine tool, so that the three-dimensional models must be generated by an operator each time. Although the workpiece changes shape as it is machined by a tool (or in contact with the tool), the chuck generally never changes shape and is an object whose contact with the tool is a collision. The workpiece and the clamping device should therefore be created as separate three-dimensional models.
Das japanische Patent Nr. 4083554 lehrt als Technologie zur Unterstützung der Erzeugung dreidimensionaler Modelle ein Verfahren, bei dem durch individuelles Abbilden von eine Werkzeugmaschine bildenden Strukturen in Richtung der x-, y- und z-Achse mittels zwei Kameras Bilddaten generiert werden und basierend auf den individuellen Bilddaten dreidimensionale Formdaten der Strukturen erzeugt werden.The Japanese Patent No. 4083554 teaches as a technology to support the generation of three-dimensional models a process in which image data is generated by means of individual imaging of structures forming a machine tool in the direction of the x, y and z axes using two cameras and three-dimensional shape data of the structures based on the individual image data be generated.
Außerdem lehrt das japanische Patent Nr. 4456455 eine Technologie, bei der anhand von jeweiligen Bildern eines Spannfutters und eines Werkstücks in einer Drehmaschine in einem befestigten und einem unbefestigten Zustand Formen erkannt werden, um Kollisionsbereiche zu berechnen.It also teaches Japanese Patent No. 4456455 a technology in which, based on the respective images of a chuck and a workpiece in a lathe, shapes are recognized in a fastened and a non-fastened state in order to calculate collision areas.
Des Weiteren lehrt das japanische Patent Nr. 6043234 eine Technologie, bei der ein Einzelmodell einer Einspanneinrichtung basierend auf einem dreidimensionalen Modell eines Werkstücks und Daten generiert wird, die durch integrales Messen der Form des Werkstücks und der Einspanneinrichtung mittels einer dreidimensionalen Messung erhalten werden.This also teaches Japanese Patent No. 6043234 a technology in which a single model of a clamping device is generated based on a three-dimensional model of a workpiece and data obtained by integrally measuring the shape of the workpiece and the clamping device by means of a three-dimensional measurement.
Bei der in dem japanischen Patent Nr. 4083554 gelehrten herkömmlichen Technologie werden das Werkstück und die Einspanneinrichtung jedoch unweigerlich als integriertes dreidimensionales Modell erzeugt und können durch dieses dreidimensionale Modell nicht voneinander differenziert werden. Daher lassen sich das Werkstück und die Einspanneinrichtung bei einer Kollisionsprüfung nicht voneinander unterscheiden.At the in the Japanese Patent No. 4083554 conventional technology, the workpiece and the clamping device are inevitably generated as an integrated three-dimensional model and cannot be differentiated from one another by this three-dimensional model. Therefore, the workpiece and the clamping device cannot be distinguished from one another in a collision check.
Außerdem müssen bei der in dem japanischen Patent Nr. 4456455 gelehrten Technologie die jeweiligen Bilder des Werkstücks und des Spannfutters (oder der Einspanneinrichtung) im befestigten und unbefestigten Zustand beim Erzeugen des dreidimensionalen Modells separat aufgenommen werden, so dass nicht davon auszugehen ist, dass der Zeit- und Arbeitsaufwand für die Erzeugung des dreidimensionalen Modells in vollem Umfang minimiert ist.In addition, in the Japanese Patent No. 4456455 technology, the respective images of the workpiece and the chuck (or the clamping device) in the fastened and unsecured state are recorded separately when the three-dimensional model is generated, so that it cannot be assumed that the time and effort required to produce the three-dimensional model in full Scope is minimized.
Darüber hinaus wird bei der in dem japanischen Patent Nr. 6043234 gelehrten Technologie das dreidimensionale Modell der Einspanneinrichtung unter Verwendung des dreidimensionalen Modells des Werkstücks aus dem das Werkstück und die Einspanneinrichtung kombinierenden integrierten dreidimensionalen Modell ausgeschnitten. Das dreidimensionale Modell des Werkstücks muss jedoch unter Verwendung von CAD separat durch einen Bediener erzeugt werden. Somit muss der Bediener das dreidimensionale Modell des Werkstücks erzeugen, obgleich er/sie sich nicht mit der Erzeugung des dreidimensionalen Modells der Einspanneinrichtung befassen muss.In addition, in the Japanese Patent No. 6043234 technology, the three-dimensional model of the clamping device is cut out using the three-dimensional model of the workpiece from the integrated three-dimensional model combining the workpiece and the clamping device. However, the three-dimensional model of the workpiece must be created separately by an operator using CAD. Thus, the operator must create the three-dimensional model of the workpiece, although he / she does not have to deal with the generation of the three-dimensional model of the jig.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Demgemäß besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine 3D-Modellerzeugungsvorrichtung bereitzustellen, die dazu fähig ist, anhand von Abbildungs- oder Messdaten automatisch dreidimensionale Modelle eines Werkstücks und einer Einspanneinrichtung zu erzeugen.Accordingly, the object of the present invention is to provide a 3D model generation device which is capable of automatically generating three-dimensional models of a workpiece and a clamping device on the basis of imaging or measurement data.
Eine 3D-Modellerzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die Einzelmodelle, welche auf die individuelle Form von wenigstens zwei Objekten schließen lassen, anhand eines integrierten Modells erzeugt, das basierend auf durch gemeinsames Abbilden oder Messen der Objekte erhaltenen Daten erzeugt wird, umfasst eine 3D-Modellteilungsverarbeitungseinheit, die dazu eingerichtet ist, durch Aufteilen des integrierten Modells mit Erweiterungsebenen, die durch Erweitern von das integrierte Modell begrenzenden Flächen erhalten werden, eine Mehrzahl Teilmodelle zu erzeugen, eine Bereichsbestimmungseinheit, die dazu eingerichtet ist, basierend auf den erhaltenen Daten zweidimensionale Bereiche zu ermitteln, in denen die Objekte einzeln vorhanden sind, und eine Einzelmodellerzeugungseinheit, die dazu eingerichtet ist, basierend auf Projektionen der Teilmodelle und den zweidimensionalen Bereichen die Teilmodelle mit Tags zu versehen und die Einzelmodelle der Objekte anhand der mit Tags versehenen Teilmodelle zu erzeugen. A 3D model generation device of the present invention, which generates individual models, which suggest the individual shape of at least two objects, on the basis of an integrated model which is generated on the basis of data obtained by jointly imaging or measuring the objects, comprises a 3D model division processing unit, which is configured to generate a plurality of partial models by dividing the integrated model with expansion planes which are obtained by expanding surfaces delimiting the integrated model, an area determination unit which is configured to determine two-dimensional areas based on the data obtained to which the objects are present individually, and a single model generation unit which is set up to tag the partial models based on projections of the partial models and the two-dimensional regions and to provide the individual models of the objects with tags to produce partial models.
Bei einer Ausführungsform der 3D-Modellerzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfassen die Objekte ein Werkstück und eine Einspanneinrichtung.In one embodiment of the 3D model generation device of the present invention, the objects include a workpiece and a chuck.
Bei einer Ausführungsform der 3D-Modellerzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ermittelt die Bereichsbestimmungseinheit die zweidimensionalen Bereiche basierend auf Leuchtdichteinformationen oder Farbinformationen aufgenommener Bilder der Objekte.In one embodiment of the 3D model generating device of the present invention, the area determining unit determines the two-dimensional areas based on luminance information or color information of recorded images of the objects.
Bei einer Ausführungsform der 3D-Modellerzeugungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung bringt die Einzelmodellerzeugungseinheit abhängig vom Überlagerungsgrad zwischen den Projektionen der Teilmodelle und den zweidimensionalen Bereichen der ermittelten Objekte an den Teilmodellen Tags an, die auf die ermittelten Objekte schließen lassen.In one embodiment of the 3D model generation device of the present invention, depending on the degree of overlap between the projections of the partial models and the two-dimensional regions of the determined objects, the single model generation unit attaches tags to the partial models that indicate the determined objects.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine 3D-Modellerzeugungsvorrichtung bereitgestellt werden, die dazu fähig ist, anhand von Abbildungs- oder Messdaten automatisch dreidimensionale Modelle eines Werkstücks und einer Einspanneinrichtung zu erzeugen.According to the present invention, a 3D model generation device can be provided which is capable of automatically generating three-dimensional models of a workpiece and a clamping device based on imaging or measurement data.
Figurenlistelist of figures
Die vorstehenden und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor. Es zeigt:
- 1 eine schematische Hardwarekonfigurationsdarstellung, die wesentliche Teile einer 3D-Modellerzeugungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ein schematisches Funktionsblockdiagramm der 3D-Modellerzeugungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine Darstellung, die ein Verfahren zur Erzeugung eines dreidimensionalen Modells durch Stereo-Vision zeigt;
- 4 eine Ansicht, die ein Beispiel für ein Verfahren zum Aufteilen eines integrierten Modells zeigt;
- 5 eine Ansicht, die ein Beispiel für ein Verfahren zum Unterscheiden von konkaven und konvexen Kanten zeigt;
- 6 eine Ansicht, die eine durch eine 3D-Modellerzeugungsdatenerfassungseinheit und eine Bereichsbestimmungsdatenerfassungseinheit durchgeführte Verarbeitung zeigt;
- 7 eine Ansicht, die durch eine 3D-Modellerzeugungseinheit und einen 3D-Modellteilungsprozessor durchgeführte Verarbeitungen zeigt;
- 8 eine Ansicht, die eine durch eine Bereichsbestimmungseinheit durchgeführte Verarbeitung zeigt;
- 9 eine Ansicht, die eine durch eine Einzelmodellerzeugungseinheit durchgeführte Verarbeitung zeigt;
- 10 eine Ansicht, die eine durch die Einzelmodellerzeugungseinheit durchgeführte Verarbeitung zeigt; und
- 11 eine Ansicht, die eine durch die Einzelmodellerzeugungseinheit durchgeführte Verarbeitung zeigt.
The above and other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of the embodiments with reference to the accompanying drawings. It shows: - 1 is a schematic hardware configuration diagram showing essential parts of a 3D model generation device according to an embodiment of the present invention;
- 2 a schematic functional block diagram of the 3D model generating device according to an embodiment of the present invention;
- 3 a diagram showing a method for generating a three-dimensional model by stereo vision;
- 4 11 is a view showing an example of a method for dividing an integrated model;
- 5 11 is a view showing an example of a method for distinguishing concave and convex edges;
- 6 12 is a view showing processing performed by a 3D model generation data acquisition unit and an area determination data acquisition unit;
- 7 11 is a view showing processing performed by a 3D model generation unit and a 3D model sharing processor;
- 8th 11 is a view showing processing performed by an area determination unit;
- 9 11 is a view showing processing performed by a single model generation unit;
- 10 Fig. 14 is a view showing processing performed by the single model generation unit; and
- 11 14 is a view showing processing performed by the single model generation unit.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Ein Konfigurationsbeispiel einer 3D-Modellerzeugungsvorrichtung, die die vorliegende Erfindung ausführt, ist nachstehend beschrieben.A configuration example of a 3D model generation device embodying the present invention is described below.
1 ist eine schematische Hardwarekonfigurationsdarstellung, die wesentliche Teile einer 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann beispielsweise als numerische Steuereinrichtung ausgeführt werden. Außerdem kann die 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform als Arbeitsplatzrechner oder dergleichen ausgeführt werden, der beispielsweise zusammen mit einer Werkzeugmaschine verbaut ist. Des Weiteren kann die 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch als Kollisionsprüfungseinrichtung oder dergleichen ausgeführt werden, die beispielsweise zusammen mit einer Werkzeugmaschine verbaut ist. 1 zeigt ein Beispiel für die Hardwarekonfiguration der als Arbeitsplatzrechner ausgeführten 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1. 1 FIG. 12 is a schematic hardware configuration diagram showing essential parts of a 3D model generation device 1 according to an embodiment of the present invention. The 3D model generating device 1 according to the present embodiment can be implemented, for example, as a numerical control device. In addition, the 3D model generation device 1 according to the present embodiment can be implemented as a workstation or the like, which, for example, together with a Machine tool is installed. Furthermore, the 3D model generating device 1 according to the present embodiment can also be designed as a collision checking device or the like, which is installed, for example, together with a machine tool. 1 shows an example of the hardware configuration of the 3D model generating device 1 designed as a workstation.
Die 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 umfasst einen Prozessor 10 als zentrale Komponente. Einzelne Bestandteile der 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 sind durch einen Bus 17 miteinander verbunden und tauschen über den Bus 17 untereinander Daten aus. Der Prozessor 10 steuert die gesamte 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 gemäß einem in einem ROM (Festwertspeicher) 11 gespeicherten Systemprogramm. Als ROM 11 kann ein EPROM (löschbarer programmierbarer Festwertspeicher), ein EEPROM (elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher) oder dergleichen verwendet werden.The 3D model generation device 1 comprises a processor 10 as a central component. Individual components of the 3D model generation device 1 are by a bus 17 interconnected and swap over the bus 17 data from one another. The processor 10 controls the entire 3D model generating device 1 according to one in ROM (read-only memory) 11 stored system program. As a ROM 11 For example, an EPROM (erasable programmable read only memory), an EEPROM (electrically erasable programmable read only memory) or the like can be used.
Ein DRAM (dynamisches RAM) oder dergleichen kann als RAM (Direktzugriffsspeicher) 12 verwendet werden, in den temporäre Berechnungsdaten, Anzeigedaten, Ein- und Ausgangssignale usw. geladen werden. Als nichtflüchtiger Speicher 13 können ein CMOS (Komplementär-Metalloxid-Halbleiter), ein SRAM (statisches RAM) oder dergleichen verwendet werden, welche durch eine Batterie (nicht gezeigt) gestützt werden. Der nichtflüchtige Speicher 13 speichert Parameter und dergleichen, die selbst nach einer Stromabschaltung zu erhalten sind.A DRAM (dynamic RAM) or the like can be used as RAM (random access memory) 12 are used in which temporary calculation data, display data, input and output signals, etc. are loaded. As a non-volatile memory 13 For example, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), SRAM (Static RAM), or the like can be used, which are supported by a battery (not shown). The non-volatile memory 13 stores parameters and the like that can be obtained even after a power cut.
Ein Maschinenbedienpanel 18, das sich beispielsweise an der Stirnseite der 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 befindet, nimmt eine Anzeige von zur Bedienung der 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 erforderlichen Daten und Graphiken, eine manuelle Bedienungseingabe eines Bedieners, eine Dateneingabe und dergleichen entgegen und wird zur Bedienung der 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 verwendet. Eine Grafiksteuerschaltung 19 wandelt digitale Signale, wie etwa numerische Daten und Grafikdaten, in Rastersignale zur Anzeige um und leitet diese an eine Anzeigeeinrichtung 20 weiter. Die Anzeigeeinrichtung 20 zeigt dann diese numerischen Werte und Grafiken an. Als Anzeigeeinrichtung 20 wird vornehmlich eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung verwendet.A machine control panel 18 , which is located, for example, on the front side of the 3D model generating device 1, receives a display of data and graphics required for operating the 3D model generating device 1, manual operator input by an operator, data input and the like and becomes used to operate the 3D model generating device 1 used. A graphics control circuit 19 converts digital signals, such as numerical data and graphic data, into raster signals for display and forwards them to a display device 20 further. The display device 20 then displays these numerical values and graphs. As a display device 20 a liquid crystal display device is mainly used.
Eine Eingabeeinrichtung 21 umfasst eine Tastatur, die mit Tastschaltern, Drehschaltern, Zifferntasten, Symboltasten, Buchstabentasten und Funktionstasten ausgestattet ist, und eine Zeigeeinrichtung, wie etwa eine Maus.An input device 21 includes a keyboard equipped with key switches, rotary switches, number keys, symbol keys, letter keys and function keys, and a pointing device such as a mouse.
Ein Bildschirm-Tastfeld 22 weist eine Funktion zum Erkennen einer durch den Bediener durchgeführten Bedienung, wie etwa eine Berührung oder ein Ziehen, auf. Das Bildschirm-Tastfeld 22 überlagert den Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 20, so dass es seine/ihre Bedienung einer Softwaretaste, eines Softwareknopfs und eines Softwareschalters, die auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 20 angezeigt werden, erkennen kann. Alternativ können das Bildschirm-Tastfeld 22 und die Anzeigeeinrichtung 20 zusammen als einzelne Einheit ausgeführt werden.A touch panel 22 has a function for recognizing an operation performed by the operator, such as touching or pulling. The touch panel 22 overlays the screen of the display device 20 so that it is his / her operation of a software button, a software button and a software switch that are on the screen of the display device 20 can be displayed. Alternatively, you can use the touch panel 22 and the display device 20 run together as a single unit.
Eine Kommunikationseinrichtung 23 führt zwischen einer numerischen Steuereinrichtung, einer Kollisionsprüfungseinrichtung, einem Zellenrechner, einem Hostrechner und dergleichen über ein drahtgebundenes/drahtloses Netzwerk eine Datenkommunikation durch. In der 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 erzeugte 3D-Modelldaten werden über die Kommunikationseinrichtung 23 oder dergleichen an die numerische Steuereinrichtung übertragen.A communication facility 23 performs data communication between a numerical control device, a collision checking device, a cell computer, a host computer and the like via a wired / wireless network. 3D model data generated in the 3D model generating device 1 are transmitted via the communication device 23 or the like is transmitted to the numerical control device.
Eine Schnittstelle 14 ist eine Schnittstelle, über die durch eine Abbildung oder Messung mittels eines Sensors 100 erhaltene Daten der 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 zugeführt werden. Der Sensor 100 kann ein beliebiger Sensor sein, der Daten zum Erzeugen eines dreidimensionalen Modells erfassen kann. Eine Kamera oder ein Abstandssensor kann beispielsweise als Sensor 100 verwendet werden. Bevorzugter kann der verwendete Sensor 100 eine 3D-Abstandsbildkamera, eine Stereo-Vision-Kamera oder dergleichen sein, die ein Bild eines abzubildenden Objekts und den Abstand jedes Pixels des Bildes zu dessen Abbildungsposition erfassen kann.An interface 14 is an interface through which an image or measurement using a sensor 100 obtained data of the 3D model generating device 1 are supplied. The sensor 100 can be any sensor that can acquire data to generate a three-dimensional model. A camera or a distance sensor can be used, for example, as a sensor 100 be used. The sensor used can be more preferred 100 a 3D distance image camera, a stereo vision camera or the like, which can capture an image of an object to be imaged and the distance of each pixel of the image to its imaging position.
Eine Schnittstelle 15 ist eine Schnittstelle, über die durch eine Abbildung mittels eines Sensors 102 erhaltene Daten der 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 zugeführt werden. Der Sensor 102 kann ein beliebiger Sensor sein, der zur Unterscheidung eines Werkstücks und einer Einspanneinrichtung verwendbare Informationen erfassen kann. In manchen Fällen können die Leuchtdichte und Farbe (optische Wellenlänge) der Fläche abhängig beispielsweise von dem Materialunterschied zwischen dem Werkstück und der Einspanneinrichtung variieren. Daher kann typischerweise eine Kamera als Sensor 102 verwendet werden. Informationen über die Leuchtdichte, Farbe (optische Wellenlänge) und dergleichen werden anhand von durch die Kamera erfassten Bilddaten erhalten. Außerdem kann die Abweichung der optischen Wellenlänge aufgrund des Materialunterschieds durch Verwendung einer Hochleistungskamera, wie etwa einer Hyperspektralkamera, genauer unterschieden werden. Der Sensor 102 ist bevorzugt dazu eingerichtet, Parameter, wie etwa den Sichtwinkel, die Kameraausrichtung und den Abstand zum Gegenstand bei der Abbildung, nach draußen auszugeben. Alternativ wird der Sensor 102 bevorzugt in einem zuvor kalibrierten Zustand verwendet, so dass die Parameter ermittelt werden.An interface 15 is an interface through which an image is mapped using a sensor 102 obtained data of the 3D model generating device 1 are supplied. The sensor 102 can be any sensor that can detect information that can be used to differentiate between a workpiece and a clamping device. In some cases, the luminance and color (optical wavelength) of the surface can vary depending on, for example, the material difference between the workpiece and the clamping device. Therefore, a camera can typically be used as a sensor 102 be used. Information about the luminance, color (optical wavelength) and the like are obtained on the basis of image data captured by the camera. In addition, the deviation of the optical wavelength due to the material difference can be more accurately distinguished by using a high performance camera such as a hyperspectral camera. The sensor 102 is preferably set up to output parameters such as the viewing angle, the camera orientation and the distance to the object in the image to the outside. Alternatively, the sensor 102 preferably used in a previously calibrated state so that the parameters are determined.
Die Sensoren 100 und 102 können voneinander unabhängige Einrichtungen sein. Alternativ kann eine einzelne Einrichtung verwendet werden, die als die beiden Sensoren 100 und 102 fungiert.The sensors 100 and 102 can be independent institutions. Alternatively, a single device can be used as the two sensors 100 and 102 acts.
2 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm, das wesentliche Teile der 3D-Modellerzeugungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Fall zeigt, in dem das Systemprogramm zum Implementieren einer 3D-Modellerzeugungsfunktion der vorliegenden Erfindung in der in 1 gezeigten 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 ausgeführt wird. Die in 2 gezeigten Funktionsblöcke werden implementiert, wenn der Prozessor 10 in der in 1 gezeigten 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 das Systemprogramm für die 3D-Modellerzeugungsfunktion ausführt und den Betrieb der Einzelteile der 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 steuert. Die 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine 3D-Modellerzeugungsdatenerfassungseinheit 110, eine 3D-Modellerzeugungseinheit 120, einen 3D-Modellteilungsprozessor 130, eine Einzelmodellerzeugungseinheit 150, eine Bereichsbestimmungsdatenerfassungseinheit 160 und eine Bereichsbestimmungseinheit 170. Außerdem sind ein 3D-Modellerzeugungsdatenspeicher 200 und ein 3D-Modellspeicher 210 in den nichtflüchtigen Speicher 13 der 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 eingefügt. Der 3D-Modellerzeugungsdatenspeicher 200 dient dazu, Bilder zu speichern, die durch gemeinsames Abbilden oder Messen des Werkstücks und der Einspanneinrichtung, an der das Werkstück befestigt ist, erhalten werden. Der 3D-Modellspeicher 210 dient dazu, das dreidimensionale Modell zu speichern. 2 FIG. 10 is a schematic functional block diagram showing essential parts of the 3D model generation device according to an embodiment of the present invention in the case where the system program for implementing a 3D model generation function of the present invention is shown in FIG 1 3D model generating device 1 shown is executed. In the 2 Function blocks shown are implemented when the processor 10 in the in 1 3D model generation device 1 shown executes the system program for the 3D model generation function and controls the operation of the individual parts of the 3D model generation device 1. The 3D model generation device 1 of the present embodiment includes a 3D model generation data acquisition unit 110 , a 3D model generation unit 120 , a 3D model sharing processor 130 , a single model generation unit 150 , an area determination data acquisition unit 160 and an area determining unit 170 , There is also a 3D model generation data storage 200 and a 3D model memory 210 in the non-volatile memory 13 of the 3D model generating device 1 inserted. The 3D model generation data storage 200 is used to store images obtained by imaging or measuring the workpiece and the jig to which the workpiece is attached. The 3D model memory 210 is used to save the three-dimensional model.
Die 3D-Modellerzeugungsdatenerfassungseinheit 110 ist eine Funktionseinheit, die dazu eingerichtet ist, die durch die Abbildung oder Messung mittels des Sensors 100 erhaltenen Daten zu erfassen und die Daten in den 3D-Modellerzeugungsdatenspeicher 200 zu laden (siehe 6). Die 3D-Modellerzeugungsdatenerfassungseinheit 110 kann dazu eingerichtet sein, eine Mehrzahl Datensätze, die, wie in 6 gezeigt, beispielsweise durch Abbilden oder Messen eines Werkstücks 320 und einer Einspanneinrichtung 322, an der das Werkstück 320 befestigt ist, in einer Mehrzahl Richtungen durch den Sensor 100 erfasst werden, in den 3D-Modellerzeugungsdatenspeicher 200 zu laden.The 3D model generation data acquisition unit 110 is a functional unit that is set up by imaging or measuring by means of the sensor 100 to acquire the data obtained and the data in the 3D model generation data memory 200 to load (see 6 ). The 3D -Modellerzeugungsdatenerfassungseinheit 110 can be set up to contain a plurality of data records which, as in 6 shown, for example by imaging or measuring a workpiece 320 and a jig 322 on which the workpiece 320 is attached in a plurality of directions by the sensor 100 are captured in the 3D model generation data memory 200 to load.
Die 3D-Modellerzeugungseinheit 120 ist eine Funktionseinheit, die dazu eingerichtet ist, das dreidimensionale Modell anhand von Daten zu erzeugen, die durch gemeinsames Abbilden oder Messen des Werkstücks 320 und der Einspanneinrichtung 322, an der das Werkstück 320 befestigt ist, erhalten werden und im 3D-Modellerzeugungsdatenspeicher 200 gespeichert sind (siehe 7). Die 3D-Modellerzeugungseinheit 120 lädt das anhand der im 3D-Modellerzeugungsdatenspeicher 200 gespeicherten Daten erzeugte dreidimensionale Modell als das Werkstück 320 und die Einspanneinrichtung 322 kombinierendes integriertes Modell in den 3D-Modellspeicher 210.The 3D model generation unit 120 is a functional unit that is set up to generate the three-dimensional model on the basis of data generated by jointly imaging or measuring the workpiece 320 and the clamping device 322 on which the workpiece 320 attached, preserved and in the 3D model generation data storage 200 are saved (see 7 ). The 3D -Modellerzeugungseinheit 120 loads this based on the data in the 3D model generation data storage 200 stored data generated three-dimensional model as the workpiece 320 and the jig 322 Combining integrated model in the 3D model memory 210 ,
Verschiedene Verfahren, wie etwa das Volumenüberschneidungsverfahren und Stereo-Matching-Verfahren, sind als Verfahren zum Erzeugen eines dreidimensionalen Modells anhand von Bildern als Daten allgemein bekannt. Das Verfahren zum Erzeugen des dreidimensionalen Modells durch die 3D-Modellerzeugungseinheit 120 kann jedoch ein beliebiges Verfahren sein, das basierend auf dem auf beliebige Weise erfassten Ergebnis der Abbildung oder Messung des Werkstücks 320 und der Einspanneinrichtung 322, an der das Werkstück 320 befestigt ist, das dreidimensionale Modell erzeugen kann.Various methods, such as the volume intersection method and stereo matching method, are generally known as methods for generating a three-dimensional model from images as data. The method for generating the three-dimensional model by the 3D model generation unit 120 however, can be any method based on the result of imaging or measuring the workpiece, acquired in any way 320 and the clamping device 322 on which the workpiece 320 is attached, which can generate three-dimensional model.
Es folgt eine kurze Beschreibung eines dreidimensionale Abstandsbilder verwendenden Verfahrens als Beispiel für die 3D-Modellerzeugung durch die 3D-Modellerzeugungseinheit 120. Bei diesem Verfahren wird die 3D-Modellerzeugungsdatenerfassungseinheit 110 zunächst dazu verwendet, eine Mehrzahl Abstandsbilder, die durch gemeinsames Abbilden des Werkstücks 320 und der Einspanneinrichtung 322, an der das Werkstück 320 befestigt ist, in einer Mehrzahl Richtungen durch die 3D-Abstandsbildkamera, Stereo-Vision-Kamera oder dergleichen als Sensor 100 erhalten werden, in den 3D-Modellerzeugungsdatenspeicher 200 zu laden. Wenn die 3D-Abstandsbildkamera dazu verwendet wird, Abstandsbilder aufzunehmen, kann sie zuvor in einer vorgegebenen Position installiert oder beispielsweise an der Spindel einer Werkzeugmaschine oder eines Roboters, der zusammen mit Werkzeugmaschine verbaut ist, angebracht werden, so dass die 3D-Abstandsbildkamera axial zu der für die Abbildung vorgegebenen Position bewegt werden kann. Außerdem wird, wie in 3 gezeigt, die Stereo-Vision-Kamera dazu verwendet, die Bilder des Gegenstands zu erfassen, wobei die Abstandsbilder gemäß den folgenden Arbeitsschritten erhalten werden.The following is a brief description of a method using three-dimensional distance images as an example of the 3D model generation by the 3D model generation unit 120 , In this method, the 3D model generation data acquisition unit 110 initially used to create a plurality of distance images by imaging the workpiece together 320 and the clamping device 322 on which the workpiece 320 is attached in a plurality of directions by the 3D distance image camera, stereo vision camera or the like as a sensor 100 be loaded into the 3D model generation data memory 200. If the 3D distance image camera is used to take distance images, it can be installed in a predetermined position beforehand or, for example, attached to the spindle of a machine tool or a robot that is installed together with the machine tool, so that the 3D distance image camera is axially to the position for the illustration can be moved. In addition, as in 3 shown, the stereo vision camera used to capture the images of the object, wherein the distance images are obtained according to the following steps.
Arbeitsschritt a1: In Bildern werden Merkmalspunkte erfasst.Step a1: Feature points are recorded in images.
Arbeitsschritt a2: Die Merkmalspunkte zwischen den Bildern (ein Bild des rechten Auges (XR, YR) und ein Bild des linken Auges (XL, YL) in 3) werden einander zugeordnet.Step a2: The feature points between the images (an image of the right eye (X R , Y R ) and an image of the left eye (X L , Y L ) in 3 ) are assigned to each other.
Arbeitsschritt a3: Basierend auf den erkannten Merkmalspunkten wird eine dreidimensionale Position gemäß den folgenden Formeln berechnet:
wobei die Glieder f und B eine Brennweite bzw. eine Basislinienlänge sind.Step a3: Based on the recognized feature points, a three-dimensional position is calculated according to the following formulas: the terms f and B being a focal length and a baseline length, respectively.
Die 3D-Modellerzeugungseinheit 120 richtet für eine Mehrzahl auf diese Weise erhaltener Abstandsbilder die aufgenommenen Bilder durch eine parallele Translation und Rotation mit demselben Koordinatensystem aus. Unter Verwendung der mit demselben Koordinatensystem ausgerichteten Mehrzahl Abstandsbilder erhält die 3D-Modellerzeugungseinheit 120 einen mit Vorzeichen versehenen Abstand zu einem Voxel (Gitterpunkt), um durch das Marching-Cubes-Verfahren ein Gitter zu erzeugen. The 3D model generation unit 120 aligns the recorded images for a plurality of distance images obtained in this way by parallel translation and rotation with the same coordinate system. The 3D model generation unit receives using the plurality of distance images aligned with the same coordinate system 120 a signed distance to a voxel (grid point) to create a grid using the Marching Cubes method.
Außerdem erzeugt die 3D-Modellerzeugungseinheit 120 für das auf die vorstehende Weise erzeugte Gitter gemäß den folgenden Arbeitsschritten ein vereinfachtes dreidimensionales Modell.The 3D model generation unit also generates 120 a simplified three-dimensional model for the grid generated in the above manner according to the following steps.
Arbeitsschritt b1: Die Normale zu jeder Gitterfläche des dreidimensionalen Modells wird berechnet.Step b1: The normal to each grid area of the three-dimensional model is calculated.
Arbeitsschritt b2: Für Normale zu benachbarten Flächen wird ein äußeres Produkt berechnet.Step b2: An external product is calculated for normal to neighboring surfaces.
Arbeitsschritt b3: Wenn das berechnete äußere Produkt nicht höher ist als ein vorgegebener Schwellenwert, werden die benachbarten Flächen als identisch angesehen und synthetisiert.Step b3: If the calculated outer product is not higher than a predetermined threshold value, the adjacent areas are considered identical and synthesized.
Der 3D-Modellteilungsprozessor 130 ist eine Funktionseinheit, die dazu eingerichtet ist, basierend auf dem das Werkstück 320 und die Einspanneinrichtung 322 kombinierenden integrierten Modell, das im 3D-Modellspeicher 210 gespeichert ist, durch Aufteilen jedes Teils des integrierten Modells Teilmodelle zu erzeugen (siehe 7). Der 3D-Modellteilungsprozessor 130 teilt das integrierte Modell, wie in 4 gezeigt, längs der Erweiterungsebenen 304a und 304b, die durch jeweiliges Erweitern der das integrierte Modell begrenzenden Flächen 302a und 302b erhalten werden, in der Richtung der jeweiligen Pfeile E1 und E2 auf. Der 3D-Modellteilungsprozessor 130 lädt die Teilmodelle in den 3D-Modellspeicher 210, wobei die Teilmodelle durch Aufteilen des im 3D-Modellspeicher 210 gespeicherten integrierten Modells erhalten werden.The 3D model sharing processor 130 is a functional unit that is set up based on the workpiece 320 and the jig 322 combining integrated model that in the 3D model memory 210 is saved to create sub-models by dividing each part of the integrated model (see 7 ). The 3D model sharing processor 130 shares the integrated model as in 4 shown along the expansion levels 304a and 304b by expanding the areas delimiting the integrated model 302a and 302b be obtained in the direction of the respective arrows E1 and E2 on. The 3D model sharing processor 130 loads the partial models into the 3D model memory 210 , the sub-models by dividing the in the 3D model memory 210 stored integrated model can be obtained.
Es stehen verschiedene Algorithmen für einen Algorithmus zur Teilung des integrierten Models durch den 3D-Modellteilungsprozessor 130 zur Verfügung. Als Beispiel für den Teilungsalgorithmus kann bestimmt werden, ob eine Kante (Grenzlinie, an der Flächen einander berühren) an jedem Teil des integrierten Modells konkav oder konvex ist, so dass die Flächen zu einer Position erweitert werden können, an der in Binormalenrichtung (positive oder negative Richtung eines Binormalenvektors) der Fläche, die mit der konkaven Kante in Kontakt steht, eine andere Kante gekreuzt wird, um das Modell am Kreuzungspunkt zu teilen. Wenn dieses Verfahren eingesetzt wird, bestimmt der 3D-Modellteilungsprozessor 130 beispielsweise gemäß den folgenden Arbeitsschritten, ob die Kante (Grenzlinie, an der die Flächen einander berühren) an jedem Teil des integrierten Modells konkav oder konvex ist (siehe 6). There are various algorithms for an algorithm for the division of the integrated model by the 3D model division processor 130 to disposal. As an example of the division algorithm, it can be determined whether an edge (boundary line at which surfaces touch each other) is concave or convex on each part of the integrated model, so that the surfaces can be expanded to a position in the binary direction (positive or negative direction of a binormal vector) of the surface that is in contact with the concave edge, another edge is crossed to divide the model at the crossing point. If this procedure is used, the 3D model sharing processor determines 130 for example, according to the following steps, whether the edge (boundary line at which the surfaces touch each other) is concave or convex on each part of the integrated model (see 6 ).
Arbeitsschritt c1: Jeweilige Normalenvektoren 310a und 310b (zur Vorderseite eines Objekts) erster und zweiter Flächen 308a und 308b (von denen die zweite Fläche 308b, von der Vorderseite des Objekts aus gesehen, eine Fläche rechts des Kantenvektors ist), die mit der zu unterscheidenden Kante in Kontakt stehen, werden erhalten.Step c1: respective normal vectors 310a and 310b (to the front of an object) first and second surfaces 308a and 308b (of which the second area 308b (viewed from the front of the object, is an area to the right of the edge vector) that are in contact with the edge to be distinguished are obtained.
Arbeitsschritt c2: Ein Binormalenvektor 314 wird für den Normalenvektor 310b der zweiten Fläche 308b und einen Kantenvektor 312 erhalten.Step c2: A binomial vector 314 becomes for the normal vector 310b the second surface 308b and an edge vector 312 receive.
Arbeitsschritt c3: Das innere Produkt des Normalenvektors 310a der ersten Fläche 308a und des erhaltenen Binormalenvektors 314 wird erhalten. Wenn das innere Produkt negativ ist, wird bestimmt, dass die Kante konvex ist. Wenn das innere Produkt positiv ist, wird bestimmt, dass die Kante konkav ist.Step c3: The inner product of the normal vector 310a the first area 308a and the obtained binormal vector 314 will get. If the inner product is negative, it is determined that the edge is convex. If the inner product is positive, it is determined that the edge is concave.
Da der obige 3D-Modellteilungsalgorithmus bereits aus „Decomposition of a Welded Part by Interactive Loop Generation Based on Multiple Feature Recognition“ (Journal of the Japan Society for Precision Engineering, Band 62, Nr. 12, Seiten 1707-1711, von TaeSung Yoon et al., The Japan Society for Precision Engineering) oder dergleichen wohlbekannt ist, wird hierin auf eine weitere ausführliche Beschreibung desselben verzichtet.Since the above 3D model division algorithm is already from “Decomposition of a Welded Part by Interactive Loop Generation Based on Multiple Feature Recognition” (Journal of the Japan Society for Precision Engineering, Volume 62 , No. 12, pages 1707 - 1711 , well known from TaeSung Yoon et al., The Japan Society for Precision Engineering) or the like, further detailed description thereof is omitted herein.
Die Bereichsbestimmungsdatenerfassungseinheit 160 ist eine Funktionseinheit, die dazu eingerichtet ist, Daten zu erfassen, die durch Abbilden oder Messen des Werkstücks 320 und der Einspanneinrichtung 322 mittels des Sensors 102 erhalten werden (siehe 7). Die Bereichsbestimmungsdatenerfassungseinheit 160 kann Bilddaten erfassen, die beispielsweise Leuchtdichteinformationen, Farbinformationen, Tiefeninformationen oder Röntgenstrahlendurchlässigkeitsinformationen umfassen.The area determination data acquisition unit 160 is a functional unit that is set up to collect data by imaging or measuring the workpiece 320 and the clamping device 322 by means of the sensor 102 be obtained (see 7 ). The area determination data acquisition unit 160 can acquire image data including, for example, luminance information, color information, depth information or X-ray transmission information.
Die Bereichsbestimmungseinheit 170 ist eine Funktionseinheit, die dazu eingerichtet ist, in den durch die Bereichsbestimmungsdatenerfassungseinheit 160 erfassten Bilddaten einen am Werkstück 320 gelegenen Bereich 330 und einen an der Einspanneinrichtung 322 gelegenen Bereich 332 voneinander zu unterscheiden (siehe 8). Die Bereichsbestimmungseinheit 170 kann dazu eingerichtet sein, den am Werkstück 320 gelegenen Bereich 330 und den an der Einspanneinrichtung 322 gelegenen Bereich 332 durch ein beliebiges Verfahren voneinander zu unterscheiden, das auf verschiedenen Informationen basiert, die in den durch die Bereichsbestimmungsdatenerfassungseinheit 160 erfassten Bilddaten enthalten sind, wie etwa die Leuchtdichteinformationen, Farbinformationen und dergleichen.The area determination unit 170 is a functional unit that is set up in the by the Area determination data acquisition unit 160 captured image data on the workpiece 320 located area 330 and one on the jig 322 located area 332 to be distinguished from each other (see 8th ). The area determination unit 170 can be set up on the workpiece 320 located area 330 and the one on the clamping device 322 located area 332 distinguish from each other by any method based on various information in the area determination data acquisition unit 160 captured image data such as luminance information, color information and the like are included.
Es folgt eine Beschreibung eines beispielhaften Verfahrens, bei dem die Bereichsbestimmungseinheit 170 den am Werkstück 320 gelegenen Bereich 330 und den an der Einspanneinrichtung 322 gelegenen Bereich 332 unter Verwendung der Leuchtdichte- oder Farbinformationen voneinander unterscheidet. Wenn für das Werkstück 320 und die Einspanneinrichtung 322 unterschiedliche Materialqualitäten (die unterschiedliche Materialien und Oberflächenbehandlungsarten umfassen) verwendet werden, kann die Leuchtdichte oder Farbe (optische Wellenlänge) in den Bilddaten manchmal zwischen den zwei Elementen variieren. In diesem Fall ermittelt die Bereichsbestimmungseinheit 170 in den durch die Bereichsbestimmungsdatenerfassungseinheit 160 erfassten Bilddaten einen Bereich, in dem ein Pixel mit einer für das Werkstück typischen Leuchtdichte oder Farbe (optischen Wellenlänge) vorhanden ist, und einen Bereich, in dem ein Pixel mit einer für die Einspanneinrichtung typischen Leuchtdichte oder Farbe (optischen Wellenlänge) vorhanden ist. Es wird davon ausgegangen, dass die Referenzwerte der für das Werkstück typischen Leuchtdichte oder Farbe und der für die Einspanneinrichtung typischen Leuchtdichte oder Farbe (optischen Wellenlänge) vorab durch die Bereichsbestimmungseinheit 170 gespeichert werden. Die Bereichsbestimmungseinheit 170 kann anhand der definierten Referenzwerte ein Pixel mit einer Leuchtdichte oder Farbe (optischen Wellenlänge) innerhalb eines festgelegten Bereichs als den am Werkstück 320 gelegenen Bereich 330 oder den an der Einspanneinrichtung 322 gelegenen Bereich ermitteln.The following is a description of an exemplary method in which the area determining unit 170 on the workpiece 320 located area 330 and the one on the clamping device 322 located area 332 using the luminance or color information. If for the workpiece 320 and the jig 322 If different material qualities (including different materials and surface treatment types) are used, the luminance or color (optical wavelength) in the image data can sometimes vary between the two elements. In this case, the area determination unit determines 170 in the area determination data acquisition unit 160 captured image data an area in which a pixel with a luminance or color (optical wavelength) typical of the workpiece is present, and an area in which a pixel with a luminance or color typical for the clamping device (optical wavelength) is present. It is assumed that the reference values of the luminance or color typical of the workpiece and of the luminance or color (optical wavelength) typical of the clamping device in advance by the range determination unit 170 get saved. The area determination unit 170 can use the defined reference values to determine a pixel with a luminance or color (optical wavelength) within a defined range than that on the workpiece 320 located area 330 or on the clamping device 322 determine the area.
Es folgt eine Beschreibung eines weiteren beispielhaften Verfahrens, bei dem die Bereichsbestimmungseinheit 170 den am Werkstück 320 gelegenen Bereich 330 und den an der Einspanneinrichtung 322 gelegenen Bereich 332 durch Formbestimmung voneinander unterscheidet. Dieses Verfahren ist wirkungsvoll, wenn das Werkstück 320 und die Einspanneinrichtung 322 eine bestimmte charakteristische Form aufweisen. In diesem Fall speichert die Bereichsbestimmungseinheit 170 ein Lernmodell, das durch ein bekanntes maschinelles Lernverfahren Merkmale der Form des Werkstücks 320 und der Einspanneinrichtung 322 gelernt hat, so dass sie unter Verwendung dieses Lernmodells bestimmen kann, ob das erzeugte Teilmodell das Werkstück 320 oder die Einspanneinrichtung 322 ist.There follows a description of another exemplary method in which the area determining unit 170 on the workpiece 320 located area 330 and the one on the clamping device 322 located area 332 distinguished from one another by shape determination. This procedure is effective when the workpiece 320 and the jig 322 have a certain characteristic shape. In this case, the area determination unit stores 170 a learning model that features a shape of the workpiece by a known machine learning method 320 and the clamping device 322 has learned so that she can use this learning model to determine whether the generated sub-model is the workpiece 320 or the clamping device 322 is.
Die Einzelmodellerzeugungseinheit 150 ist eine Funktionseinheit, die dazu eingerichtet ist, dasjenige der durch den 3D-Modellteilungsprozessor 130 erzeugten Teilmodelle, das dem Werkstück 320 oder der Einspanneinrichtung 322 entspricht, basierend auf den durch die Bereichsbestimmungseinheit 170 erhaltenen Ergebnissen der Unterscheidung der am Werkstück und der Einspanneinrichtung gelegenen Bereiche 330 und 332 individuell mit Tags (Kennzeichnungen) zu versehen und ein Einzelmodell zu erzeugen, das ein auf mit demselben Tag versehenen Teilmodellen basierendes individuelles Modell ist.The single model generation unit 150 is a functional unit that is set up to be that of the 3D model sharing processor 130 generated sub-models that the workpiece 320 or the clamping device 322 corresponds, based on that by the area determination unit 170 obtained results of the differentiation of the areas located on the workpiece and the clamping device 330 and 332 to be individually tagged and to create a single model which is an individual model based on submodels provided with the same tag.
Es folgt eine Beschreibung einer Tagging- (Kennzeichnungs-) Verarbeitung durch die Einzelmodellerzeugungseinheit 150. Die Einzelmodellerzeugungseinheit 150 berechnet eine Projektion (zweidimensionales Projektionsbild) des durch den 3D-Modellteilungsprozessor 130 erzeugten Teilmodells (siehe 9). Dabei berechnet die Einzelmodellerzeugungseinheit 150 die Projektion unter Verwendung der Abbildungsparameter (Sichtwinkel, Kameraausrichtung, Abstand zum Gegenstand, etc.) des Sensors 102, so dass die durch den Sensor 102 erfassten Bilder und die Projektion des Teilmodells perspektivisch ähnlich sind. Insbesondere gilt die folgende Beziehung:
wobei das klein geschriebene x eine Koordinate in den durch die Bereichsbestimmungsdatenerfassungseinheit 160 erfassten Bilddaten, das groß geschriebene X eine Koordinate im Teilmodell und P ein Abbildungsparameter des Sensors 102 ist.The following is a description of tagging (labeling) processing by the single model generation unit 150 , The single model generation unit 150 calculates a projection (two-dimensional projection image) by the 3D model sharing processor 130 generated partial model (see 9 ). The individual model generation unit calculates 150 the projection using the imaging parameters (viewing angle, camera orientation, distance to the object, etc.) of the sensor 102 so that's through the sensor 102 captured images and the projection of the sub-model are similar in perspective. In particular, the following relationship applies: wherein the lower case x is a coordinate in the by the area determination data acquisition unit 160 captured image data, the capital letter X is a coordinate in the sub-model and P an imaging parameter of the sensor 102 is.
Die Einzelmodellerzeugungseinheit 150 überlagert die durch die Bereichsbestimmungsdatenerfassungseinheit 160 erfassten Bilddaten und die Projektionsbilder aller Teilmodelle. Im Besonderen legt die Einzelmodellerzeugungseinheit 150 die Bilder des Werkstücks 320 und der Einspanneinrichtung 322 übereinander, so dass ihre Umrisse übereinstimmen. Das Werkstück wird an den Pixeln der Projektionsbilder mit Tags versehen, die in dem durch die Bereichsbestimmungseinheit 170 bestimmten Bereich 330 des Werkstücks 320 enthalten sind. Die Einspanneinrichtung 322 wird an den Pixeln mit Tags versehen, die in dem Bereich 332 der Einspanneinrichtung enthalten sind (siehe 10). In der Zeichnung sind am Werkstück mit Tags versehene Pixel mit dem Bezugszeichen 340 bezeichnet und diejenigen an der Einspanneinrichtung mit dem Bezugszeichen 342 bezeichnet.The single model generation unit 150 superimposed on the area determination data acquisition unit 160 captured image data and the projection images of all sub-models. In particular, the single model generation unit sets 150 the pictures of the workpiece 320 and the clamping device 322 on top of each other so that their outlines match. The workpiece is provided with tags on the pixels of the projection images, which are determined by the area determination unit 170 certain area 330 of the workpiece 320 are included. The jig 322 is tagged on the pixels in the area 332 of the clamping device are included (see 10 ). In the drawing, pixels are provided with the reference symbol on the workpiece 340 designated and those on the jig with the reference numeral 342 designated.
Die Einzelmodellerzeugungseinheit 150 bringt abhängig vom Überlagerungsgrad zwischen den die Projektion des Teilmodells bildenden Pixeln und dem Bereich des Werkstücks oder der Einspanneinrichtung an dem betreffenden Teilmodell Tags für das Werkstück oder die Einspanneinrichturig an. Beispielsweise bringt die Einzelmodellerzeugungseinheit 150 die Tags für das Werkstück an dem betreffenden dreidimensionalen Teilmodell an, wenn diejenigen der die Projektion des dreidimensionalen Teilmodells bildenden Pixel, die einen vorgegebenen Prozentsatz übersteigen, am Werkstück mit Tags versehen sind (siehe 11). Ebenso bringt die Einzelmodellerzeugungseinheit 150 die Tags für die Einspanneinrichtung an dem betreffenden dreidimensionalen Teilmodell an, wenn diejenigen der die Projektion des dreidimensionalen Teilmodells bildenden Pixel, die den vorgegebenen Prozentsatz übersteigen, an der Einspanneinrichtung mit Tags versehen sind. Nehmen wir beispielsweise an, dass, wenn ein bestimmtes dreidimensionales Teilmodell projiziert wird, um ein zweidimensionales Bild zu generieren, 80 Prozent der Pixel des Projektionsbildes am Werkstück mit Tags versehen sind, 10 Prozent an der Einspanneinrichtung mit Tags versehen sind und die restlichen 10 Prozent unbekannt (oder nicht mit Tags versehen) sind. In diesem Fall können aus Gründen der Sicherheit usw. an den Pixeln, die unbekannte oder keine Tags aufweisen, Einspanneinrichtungs-Tags angebracht werden. Wenn dies durchgeführt wird, sind 80 Prozent der Pixel des Projektionsbildes am Werkstück mit Tags versehen und 20 Prozent an der Einspanneinrichtung mit Tags versehen. Wenn eine Regel existiert, dass die an den Pixeln angebrachten Tags größerer Anzahl beispielsweise als Tags für das Teilmodell verwendet werden, bringt die Einzelmodellerzeugungseinheit 150 in diesem Fall Werkstück-Tags an dem dreidimensionalen Teilmodell an. Die Einzelmodellerzeugungseinheit 150 führt für alle Teilmodelle sequentiell eine ähnliche Verarbeitung durch. The single model generation unit 150 depending on the degree of overlay between the pixels forming the projection of the partial model and the area of the workpiece or the clamping device, tags for the workpiece or the clamping device are applied to the relevant partial model. For example, brings the single model generation unit 150 the tags for the workpiece on the relevant three-dimensional sub-model if those of the pixels forming the projection of the three-dimensional sub-model that exceed a predetermined percentage are provided with tags on the workpiece (see 11 ). The single model generation unit also brings 150 the tags for the clamping device on the relevant three-dimensional sub-model if those of the pixels forming the projection of the three-dimensional sub-model that exceed the predetermined percentage are provided with tags on the clamping device. For example, suppose that when a particular three-dimensional sub-model is projected to generate a two-dimensional image, 80 percent of the pixels of the projection image on the workpiece are tagged, 10 percent are tagged on the jig, and the remaining 10 percent are unknown (or not tagged). In this case, for security reasons, etc., jig tags can be attached to the pixels that have unknown or no tags. When this is done, 80 percent of the pixels of the projection image are tagged on the workpiece and 20 percent are tagged on the jig. If there is a rule that the larger number of tags attached to the pixels are used, for example, as tags for the sub-model, the individual model generation unit brings 150 in this case, workpiece tags on the three-dimensional part model. The single model generation unit 150 performs similar processing sequentially for all sub-models.
Es folgt eine Beschreibung einer Einzelmodellerzeugungsverarbeitung durch die Einzelmodellerzeugungseinheit 150. Die Einzelmodellerzeugungseinheit 150 erzeugt anhand eines am Werkstück mit Tags versehenen Teilmodells 350 ein Werkstückeinzelmodell und anhand eines an der Einspanneinrichtung mit Tags versehenen Teilmodells 352 ein Einspanheinrichtungseinzelmodell. Die Einzelmodellerzeugungseinheit 150 kann dazu eingerichtet sein, eine demselben Tag entsprechende Mehrzahl Einzelmodelle zu erzeugen, wenn die Teilmodelle mit demselben Tag einander nicht berühren. Die Einzelmodellerzeugungseinheit 150 lädt das Einzelmodell in den 3D-Modellspeicher 210, wobei das Einzelmodell anhand der im 3D-Modellspeicher 210 gespeicherten Teilmodelle erhalten wird.The following is a description of single-model generation processing by the single-model generation unit 150 , The single model generation unit 150 created using a part model tagged on the workpiece 350 a workpiece individual model and on the basis of a partial model provided with tags on the clamping device 352 a single clamping device model. The single model generation unit 150 can be set up to generate a plurality of individual models corresponding to the same day if the partial models with the same day do not touch each other. The single model generation unit 150 loads the single model into the 3D model memory 210 , where the single model based on the in the 3D model memory 210 saved partial models is obtained.
Somit werden die Einzelmodelle des Werkstücks, der Einspanneinrichtung und dergleichen, die durch die 3D-Modellerzeugungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform erzeugt und im 3D-Modellspeicher 210 gespeichert werden, bei einer Bearbeitungssimulationsfunktion und Kollisionsprüfungsfunktion der numerischen Steuereinrichtung, Kollisionsprüfungseinrichtung und dergleichen verwendet. Thus, the individual models of the workpiece, the jig and the like, which are generated by the 3D model generating device 1 of the present embodiment, and in the 3D model memory 210 are stored, used in a machining simulation function and collision checking function of the numerical control device, collision checking device and the like.
Obgleich hierin eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, ist die Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und kann geeignet modifiziert und auf verschiedener Art und Weise umgesetzt werden.Although an embodiment of the present invention is described herein, the invention is not limited to the above embodiment and can be appropriately modified and implemented in various ways.
Bei der obigen Ausführungsform sind die Einzelmodelle des Werkstücks und der Einspanneinrichtung beispielsweise so dargestellt, dass sie anhand des integrierten Modells erzeugt werden, das Werkstück und die Einspanneinrichtung kombiniert, an der das Werkstück befestigt ist. Alternativ können jedoch beispielsweise Einzelmodelle eines Werkzeugs und einer Spindel anhand eines integrierten Modells erzeugt werden, das das Werkzeug und die Spindel kombiniert.In the above embodiment, the individual models of the workpiece and the clamping device are shown, for example, in such a way that they are generated on the basis of the integrated model, the workpiece and the clamping device are combined to which the workpiece is attached. Alternatively, however, individual models of a tool and a spindle can be generated using an integrated model that combines the tool and the spindle.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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JP 4083554 [0004, 0007]JP 4083554 [0004, 0007]
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JP 4456455 [0005, 0008]JP 4456455 [0005, 0008]
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JP 6043234 [0006, 0009]JP 6043234 [0006,0009]